人體熱平衡

若將人體看作一個熱力系統,人體與環境的能量交換遵守能量轉換及守恆定律,即系統所獲得的能量減去系統所失去的能量等於系統內部儲存的能量:S=M-W-R-C-E。式中S為人體的蓄熱率，M為新陳代謝率，W為人所做的機械功，R為環境的輻射，C為人體與環境的對流熱交換，E為人體由於呼吸、皮膚表面水分蒸發及出汗所造成的與環境的熱交換。若蓄熱率S為零，說明人體系統的得熱量正好等於失熱量，從動態平衡角度看，人體處於熱平衡狀態。

基本介紹

• 中文名：人體熱平衡
• 外文名：The human body heat balance
• 定義：人體處於散熱和產熱平衡的狀態
• 相關定律：熱力學第一定律
• 套用：航天服開發研製

人體熱平衡的定義

人體靠攝取食物獲得能量以維持生命。食物通過新陳代謝被分解氧化，同時釋放能量，其中一部分直接以熱能形式維持體溫恆定並散發到體外，其它為肌體所利用的能量，最終也都轉化為熱能散發到體外。人體為維持正常的體溫，必使產熱和散熱保持平衡。由此人體處於散熱和產熱平衡的狀態為人體熱平衡。

人體熱平衡模型

如果將人看作一個系統，則人與環境的熱交換同樣遵守熱力學第一定律。因此，可以用熱平衡方程來描述人與環境的熱交換。

S = M -W- R - C- E- Q 式中：S ——人體蓄熱率，W/m2； M ——人體新陳代謝率，W/m2；

W ——人體所做的機械功，W/m2；

R ——環境輻射，W/m2；

C ——著裝人體外表面與環境的對流換熱量，W/m2；

E ——皮膚擴散蒸發、汗液蒸發及呼吸所造成的散熱量，W/m2；

其表示一般形式為 E=Ed+Esw+Ere+Cre，其中 Ed表示人體皮膚表面水分擴散蒸發散熱量，

W/m2；Esw 表示人體汗液蒸發熱損失，W/m2；Ere 表示人體呼吸潛熱散熱量，W/m；

Cre 表示人體呼吸顯然散熱量，W/m2；

Q ——熱舒適系統輸出能量，W/m2；

在穩定的環境條件下，方程（2-1）中的人體蓄熱率 S=0，這時人體能夠

持能量平衡。否則人的體溫就會隨著蓄熱量的正負而升高或降低，人就會感到熱

或者冷。若 S=0，則方程（2-1）可寫成：

M -W -R -C - (E d +Es w +Er e +Cre) +Q =0

人體熱平衡的套用

隨著科學技術的發展，人類對於自我身體的認識，由表在的外貌形狀深入至其運行機理。醫學上，人體處於熱平衡狀態下，人體的生理反應正常，一旦平衡被打破人體會有易受寒，中暑等反應。人體熱平衡方程作為學科基礎，廣泛運用在航天服開發研製，服裝的散熱性研究，生物醫學，礦井開採研究等領域。